地球化学-化学元素丰度与分布.ppt

2.1 元素丰度的概念和表示方法 2.2 太阳系的化学组成 2.3 地球的化学组成 2.4 地壳的化学组成 2.5 水-岩化学作用,第2章 化学元素的丰度与分布,2.1 元素丰度的概念和表示方法,2.1.1 丰度和丰度体系,因此，元素丰度就是化学元素在一定自然体中的相对平均含量。如元素的地壳丰度，元素的地球丰度，元素的太阳系丰度等。如果这个自然体占据一个较小的空间位置时，习惯上称为元素的平均含量。如玄武岩中元素的平均含量，某矿区中元素的平均含量等。,1. 一种化学元素在某个自然体中的重量占这个自然体总重量的相对份额（如百分数），称为该元素在自然体中的丰度。,火山角砾岩,2. 地球化学的体系：泛指一定范围内或同类的事物按照一定的秩序和内部联系组合而成的整体，体系可大可小。,目前已建立的元素丰度体系,（1）克拉克值：是地壳中元素的重量百分数的丰度单位。 （2）区域克拉克值：是指地壳不同构造单元中元素的丰度值。如克拉通地壳元素丰度值。,3.与丰度相关的名词,（3）丰度系数： 是指某一自然体的元素丰度与另一个可作为背景的自然体的元素丰度的比值。 例：以地球丰度为背境，则地壳中该元素的丰度系数定义为： K=地壳丰度/地球丰度 当K1时，称为富集，当K1时，称为亏损。,MORB-normalized Spider Diagrams,Figure2. Winter (2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall. Data from Sun and McDonough (1989).,4. 研究元素和同位素丰度与分布的意义,研究元素丰度是研究地球化学基础理论问题的重要素材之一 宇宙天体是怎样起源的？地球又是如何形成的？地壳与地幔中的主要元素有什么不一样？生命体是怎么产生和演化的？这些研究都离不开地球化学体系中元素丰度分布特征和规律。,元素丰度是每一个地球化学体系的基本数据 可在同一或不同体系中用元素的含量值来进行比较，通过纵向（时间）、横向（空间）上的比较，了解元素动态情况，从而建立起元素集中、分散、迁移活动等一些地球化学概念。从某种意义上来说，也就是在探索和了解丰度这一课题的过程中，逐渐建立起近代地球化学。,2.1.2 丰度表示法,1、重量丰度：以重量单位表示的元素丰度。,(parts per million，10-6）； (parts per billion，10-9）； (parts per trillion，10-12）；,PPm: PPb： PPt：,2、原子丰度，以原子百分数（原子）表示的某元素在全部元素的原子总数中的分数。 3、相对丰度，常以原子数/106硅原子为单位。常用于宇宙元素丰度，所以又称为宇宙丰度单位。,2.2 太阳系的化学组成,2006年8月24日，在布拉格召开的国际天文学联合会上，天文学家投票“驱逐”了冥王星。,（1）行星：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星 定义：围绕太阳运转，自身引力足以克服其刚体力而使天体呈圆球状，并且能够清除其轨道附近其他物体的天体。,1. 太阳系天体分为三类：,（2）矮行星：冥王星，齐娜星、谷神星 定义：与行星同样具有足够的质量，呈圆球状，但不能清除其轨道附近其他物体的天体。 （3）太阳系小天体 定义：围绕太阳运转但不符合行星和矮行星条件的物体。,对太阳及其它星体辐射的光谱进行定性、定量测定。 但这些资料有两个局限性：一是有些元素产生的波长小于2900，这部分谱线在通过地球化学大气圈时被吸收而观察不到；二是这些光谱产生于表面，它只能说明表面成分，如太阳光谱是太阳气产生的，只能说明太阳气的组成。,2. 确定太阳系元素组成的途径,太阳光谱,光谱分析:,由名为麦克梅斯.皮尔斯 (McMath-Pierce)的太阳塔所产生的光谱图。光谱图中的暗线，是因为太阳表面和上方的气体对来自太阳内部的阳光选择性吸收的结果。因为不同种类的气体会吸收不同颜色的光，所以从这些吸收暗线，我们可以定出太阳表面的气体组成。 例如，氦就是在1,870年首先在太阳光谱中发现的新元素，后来才在地球找到它的踪迹。,直接测定地球岩石、月球岩石和各类陨石； 上个世纪七十年代美国“阿波罗”飞船登月，采集了月岩、月壤样品，1997年美国“探路者”号，2004年美国的“勇敢者”“机遇”号火星探测器测定了火星岩石的成分。,利用宇宙飞行器对临近地球的星体进行观察和测定； 分析测定气体星云、星际间物质和宇宙线的组成,金星,对于太阳系元素丰度的估算，各类学者选取太阳系的物体是不同的。有的主要是根据太阳和其它行星光谱资料及陨石物质测定；有的根据CI型球粒陨石。再加上估算方法不同，得出的结果也不尽相同。,下表列出了GERM（1998，）的太阳系元素丰度（单位：原子数/106Si原子）（ GERM：/GERM/index.html）。,首先这是一种估计值，是反映目前人类对太阳系的认识水平，这个